斜拉索风雨振非平稳风场特性分析

何旭辉，陈政清，李春光，，方 俊

(1.中南大学 土木工程学院，长沙 410075;2.湖南大学 风工程试验研究中心，长沙 410082)

斜拉桥拉索由于柔度大、质量和阻尼较小，在风雨共同作用下很容易产生剧烈的大幅振动，即所谓风雨振，自从20世纪80年代末在日本被发现后，已在全世界许多斜拉桥上被观测到［1－3]。大幅的拉索振动容易导致拉索及保护系统的疲劳破坏，危及桥梁的运营安全，同时还易引起公众的担心和恐慌，造成不良的社会影响。因此，从其被发现之日起，一直是桥梁管理部门、工程界和学术界关注和研究的热点之一。目前研究拉索风雨振的方法主要有理论研究［4]、风洞试验［5]和现场观测［6，7]等，取得了大量的研究成果，对风雨振有了一定的认识。国内外研究者在抑制拉索风雨振动方面也进行了大量试验研究和有效应用［8－10]。然而，拉索风雨振是非常复杂的固－液－气耦合振动，影响因素多。张琪昌等［11]研究表明结构阻尼系数、水线与拉索之间的粘附系数以及水线单位长度质量是影响拉索风雨振的主要因素，但未提及风场特性影响。风雨振的振动机理还有待进一步的探索和研究。

与数值模拟拉索表面风速和风荷载［12]相比，现场观测被认为是非常直观、有效的研究拉索风雨振的方法。现场观测已表明，风雨振时风速风向以及拉索振动都不可能长时间保持平稳状态［6]，具有明显的非平稳性，仍采用平稳假定和模型可能会造成一定的分析误差［13]。然而目前关于风雨振现场观测信号的研究大多基于平稳假设，即认为风以及拉索响应均为一个平稳的随机过程，采用平稳的方法进行研究，基于非平稳的分析鲜有报道。……